Собственная проводимость полупроводников. Дырка проводимости

Существуют полупроводники с электрон­ной и ионной проводимостями. У полупро­водников с электронной проводимостью раз­личают собственную и примесную проводи­мости.

Между атомами некоторых веществ су­ществует так называемая ковалентная связь, то есть один (или несколько) валентный электрон является общим для нескольких соседних атомов.

Рассмотрим проводимость силиция. На внешней оболочке каждого атома силиция есть 4 валентных электрона (силиций нахо­дится в 4-й группе Периодической системы элементов Д. И. Менделеева). Для запол­нения внешней оболочки каждого атома не хватает четырех электронов (заполненная внешняя оболочка имеет 8 электронов). По­этому при образовании кристаллов силиция каждый атом будто «одалживает» у бли­жайших четверых соседей по одному валент­ному электрону для «совместного пользо­вания». В свою очередь, этот атом предо­ставляет в пользование соседям свои четыре валентных электрона. Таким образом, внеш­няя оболочка каждого атома оказывается целиком заполненной, и между атомами образуются ковалентные связи (рис. 8.8). На рисунке изображена плоская схема струк­туры кристалла силиция.

Рис. 8.8. Ковалентные связи и обра­зование собственной проводимости

При сравнительно низких температурах в описанном выше идеальном кристалле, ко­торый состоит лишь из одинаковых атомов и не имеет никаких дефектов кристалли­ческой решетки, совсем отсутствуют свобод­ные носители заряда. Такой кристалл элект­рический ток не проводит, то есть является диэлектриком.

С повышением температуры некоторые электроны могут приобрести энергию, доста­точную для разрыва связей со своими ато­мами. Такие электроны становятся свобод­ными, а их места остаются незаполненными, образуются так называемые дырки.

Под названием «дырка проводимости» пони­мают место в атоме, незаполненное валент­ным электроном.

Количества свободных элект­ронов и дырок в таком полупроводнике всегда равны между собой.

Если к такому кристаллу приложить на­пряжение, то свободные электроны будут двигаться в определенном направлении (n-про­водимость), то есть будут создавать элект­рический ток. А что будет с дырками? При отсутствии внешнего электрического поля дырки, как и свободные электроны, хаоти­чески движутся в кристалле, так как на место дырки возле атома может перейти один из валентных электронов соседнего атома. Итак, образуется дырка уже возле соседнего атома. Материал с сайта http://worldof.school

Если полупроводник поместить во внеш­нее электрическое поле, то на хаотическое движение дырок накладывается их движе­ние вдоль линий напряженности (силовых линий) поля (p-проводимость). Создается впечатление, что в полупроводнике будто двигаются положительно заряженные части­цы, хотя на самом деле движение дырок предопределяется скачкообразным переме­щением связанных валентных электронов от одного свободного места к другому.

В чистом (без примесей) полупро­воднике проводимость создается как сво­бодными электронами, так и электронами, образующими связи между атомами в кри­сталле.

Такая проводимость получила на­звание собственной проводимости полупро­водников.

На этой странице материал по темам:

• Законы, формулы полупроводников

• Собственная проводимость полупроводников кратко

• Примесная проводимость полупроводников конспект

• Тест с ответами собственная и примесная проводимость полупроводников кратко

• Собственная проводимость формула

Вопросы по этому материалу:

• Какие носители заряда образуют электрический ток в полупро­воднике с собственной проводимостью?